晚古生代南美洲南部古气候综述

晚古生代南美洲南部古气候综述第1页，共30页，2023年，2月20日，星期五区域地质背景

1.1冈瓦纳大陆演化

1.2研究区古地理特征

1.3研究区盆地地层特征古气候演化过程2.1冰期2.2间冰期2.3冰后期2.4干旱-半干旱期影响古气候演化因素3.1大陆漂移3.2构造运动3.3古地理特征3.4火山活动4结论提纲第2页，共30页，2023年，2月20日，星期五1.1冈瓦纳大陆演化元古代：形成南美、南极、印度等若干个相对稳定的板块；早古生代：形成东冈瓦纳（印度、澳洲、南极洲）和西冈瓦纳（非洲和南美洲）；早石炭世：形成统一的冈瓦纳大陆；三叠纪：冈瓦纳古陆开始解体；侏罗-白垩纪：印度洋扩张，印度与澳洲、南极洲分离；新生代：分离的板块漂向现今位置。第3页，共30页，2023年，2月20日，星期五1.2研究区古地理特征研究区位于南美洲南部，盆地可分为三个主要类型:1、东部板内盆地(巴拉那盆地)；2、西部弧后盆地(Paganzo盆地)；3、西部弧相关盆地(力拓布兰科盆地)。第4页，共30页，2023年，2月20日，星期五1.3研究区盆地地层特征密西西比系只在西部有发育，主要为冰川杂砾岩，其次为砂岩页岩；宾夕法尼亚系在东部主要为冰川杂砾岩，西部为泥岩、页岩、砂岩及少量海相冰川；早二叠世东部地区为砂岩、泥岩、页岩，西部为海相石灰岩、膏岩、砂岩、砾岩以及风成沉积；中-晚二叠世西部沿安第斯山脉发育大量火山岩，东部大部分地区不接受沉积。第5页，共30页，2023年，2月20日，星期五区域地质背景

1.1冈瓦纳大陆演化

1.2研究区古地理特征

1.3研究区盆地地层特征古气候演化过程2.1冰期2.2间冰期2.3冰后期2.4干旱-半干旱期影响古气候演化因素3.1大陆漂移3.2构造运动3.3古地理特征3.4火山活动4结论提纲第6页，共30页，2023年，2月20日，星期五2古气候演化过程根据地层中的岩性指示物、沉积相组合、化石记录、和放射性元素资料将维宪期末期-乐平世古气候分为四个主要阶段:1、冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)；2、末次冰期(巴什基尔期-早乌拉尔世)；3、冰后期(乌拉尔世-早瓜德鲁普世)；4、半干旱-干旱期(瓜德鲁普世-乐平世)。第7页，共30页，2023年，2月20日，星期五2古气候演化过程各古气候阶段地层及地层年代第8页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)

维宪期末期-巴什基利早期研究区大部分地区为冰川气候，沉积了不同特征的冰川沉积物。包括冰川杂岩、含坠石（dropstones）的页岩、纹泥（varve）、冰川擦痕（striatedpavements）第9页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)

研究区冰川沉积类型主要有三种。1、巴拉那盆地(谢尔普霍夫阶-巴什基尔阶)零星存在的一层薄的冰碛岩。2、主要局限于古峡谷和峡湾环境(厚达80米)。（弧后Paganzo盆地和圣拉斐尔盆地）3、主要为冰海堆积的杂砾岩,

（Calingasta-Uspallata盆地和力拓布兰科盆地)第10页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)

冰川期在地层学上的记录，包括冰川擦痕、冰溜面、季候泥(纹泥)、坠石,冰碛岩、冰脊和冰谷等。第11页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)a:Talacasto组(泥盆纪)冰川擦痕b:Hoyada

Verde组大型含擦痕和冰溜面的砾石；c:b中冰川侵蚀的细节；d:Cortaderas组大型海相冰川碎屑。e:Guandacol组底部几层冰碛岩；f:Guandacol组大量的冰碛岩砾石。第12页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)值得注意的是，研究区冰期并不是一直为冰川环境，而是有过短暂的间冰期。如：Paganzo盆地和RíoBlanco盆地冰期被一个间冰期分为两次冰川事件。第13页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)研究区冰期主要发育Barrealian动物群，Barrealian动物群住在内陆海，代表了晚石炭世早期冈瓦纳大陆东部和西部冰川气候动物物群，标志着早石炭世冰川事件的开始。

通过对力拓布兰科东部盆地冰川杂砾岩下伏安山岩206Pb/238u放射测年得到安山岩的年龄约为3.36亿年，这表明冰川开始阶段不早于中维宪期（密西西比纪）。第14页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.２末次冰期(巴什基尔期-早乌拉尔世)

巴什基尔期在南美洲东部盆地(巴拉那盆地)冰川环境还在持续,而在西方弧后盆地和弧相关盆地冰川沉积已经消失。第15页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.２末次冰期(巴什基尔期-早乌拉尔世)末次冰期，东部盆地(巴拉那盆地)主要为冰川环境，德圣安娜等将冰川序列分为两个主要的相组合:一个是由冰川、冰川河流、冰川湖泊控制的大陆沉积，另一个是由页岩，细粒砂岩和夹有细粒冰川杂砾岩海洋冰川沉积。

西部盆地，冰川末期气候发生明显的变化,主要为河流与海侵的交替沉积环境。岩性表现为在冲积平原、河口和三角洲环沉积富含有机质泥岩、煤层、河流砂岩和夹有浅海沉积物的砾岩。第16页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.２末次冰期(巴什基尔期-早乌拉尔世)

南美洲南部的宾夕法尼亚系的植物群的主要以Nothorhacopteris为主，伴有Botrychiopsis

、lycophytes（石松植物)、cordaitalean（科达目）、equisetaleans（木贼目）。

末次冰期发育Marginovatia-Maemia动物群、

Tivertonia-Streptorhynchus（弯嘴贝属）动物群,

代表了晚古生代覆盖范围最广泛的海侵，同时也代表了中-高古纬度温度带并且与北方和冈瓦纳混合动物群。第17页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.３冰后期(乌拉尔世-早瓜德鲁普世)

东部板内盆地冰后期沉积开始于Tabica组上部，杂砾岩和其他冰川沉积物逐渐被富含有机质的浅海、河口、三角洲以及河流沉积序列代替。；弧后盆地以浅海和河流沉积为主，伴有大量的风成沙丘；西部弧相关盆地火山活动爆发，形成厚层的熔结凝灰岩、凝灰岩，沿安第斯山脉形成火山链，取代西部的海岸线，并将海洋与东部的盆地分隔开。第18页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.３冰后期(乌拉尔世-早瓜德鲁普世)冰后期沉积岩层发育丰富的冈瓦纳“舌羊齿植物”化石，以乔木和灌木的石松类植物(Brasilodendronpedroanum),蕨类植物(栉羊齿和星囊蕨),sphenophytes(轮木属和楔叶属brasiliensis),pteridophylls(Botrychiopsis)舌羊齿,科达,松柏。这些植物表明气候逐步变暖。此外,后来以羽状舌羊齿类,树状石松类为主，缺少Glossopteris（舌羊齿）-Brasilodendron植物的圆舌羊齿和Rubidgea(掌状的)，显示了巴拉那盆地在乌拉尔末期潮湿的季节气候。第19页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.３冰后期(乌拉尔世-早瓜德鲁普世)冰后期研究区发育brachiopod(

腕足类动物的一种)动物群和其他无脊椎动物群，包括:双壳类、苔藓虫、海百合、海绵、少量有孔虫,这些动物都生活在凉爽-寒冷的水温环境中，同时也发育生存于温暖环境的牙形石。Costatumulus动物群在地理上局限于Calingasta-Uspallata盆地的南部边境的河湾。第20页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.４半干旱-干旱期(瓜德鲁普世-乐平世)

瓜德鲁普世末期-乐平世，沉积物主要受干旱或半干旱气候的影响，在南美洲南部沉积了大范围的风成沉积物(包括沙漠序列)、蒸发岩、大盐湖序列、风成和河流相沉积，并且缺乏煤层。第21页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.４半干旱-干旱期(瓜德鲁普世-乐平世)板内盆地北部主要为风成沉积，南部为泻湖、河口环境沉积；西部弧后盆地主要由冲积扇和辫状河流相的砾岩、角砾岩和粗粒砂岩、风-河流交替变换沉积形成的砂岩，富含泥质的干盐湖序列组成；

沿着安第斯山脉，对极了数千米的火山岩、凝灰岩、熔结凝灰岩、在火山爆发间歇期,主要为角砾岩、砾岩和砂岩沉积。第22页，共30页，2023年，2月20日，星期五２.４半干旱-干旱期(瓜德鲁普世-乐平世)半干旱-干旱期研究区发育舌羊齿,栉羊齿、dolianitii、星囊蕨类植物化石，以及Lundbladispora（隆德布拉孢属）-Densoisporites（拟套环孢属）和Protohaploxypinus（单束多肋粉属）-Lunatisporites（新月多肋粉属）等孢粉。乌拉圭地区巴拉那盆地,Yaguari组发现了conchostraceans（叶支介）和bivalves（双壳类），这些生物生活于潟湖和河口环境。上覆BuenaVista组的特征是以amphibian（两栖纲）temnospondyl（离椎亚目）动物群为主，伴有地面爬动物。第23页，共30页，2023年，2月20日，星期五区域地质背景

1.1冈瓦纳大陆演化

1.2研究区古地理特征

1.3研究区盆地地层特征古气候演化过程2.1冰期2.2间冰期2.3冰后期2.4干旱-半干旱期影响古气候演化因素3.1大陆漂移3.2构造运动3.3古地理特征3.4火山活动4结论提纲第24页，共30页，2023年，2月20日，星期五3.1大陆漂移

晚古生代，南美大陆逐渐漂移远离南极，虽然这漂移路径大致遵循冰川发生先后趋势（即冰川事件先在南美发生，后在澳大利亚发生），但是对于南美洲南部较小范围来说，两个气候阶段古纬度基本上是相同的，无法有效解释南美洲内部气候差异。因此，影响影响南美洲南部气候变化的还有其他因素。第25页，共30页，2023年，2月20日，星期五3.2构造运动

晚泥盆世-密西西比纪早期Protoprecordillera上升，并且可能在lateVisean达到最大高度。宾夕法尼亚早期，Protoprecordillera，开始瓦解(图b)，直到二叠纪初期低于冰川平衡线位置（ELA）(图c)。这与南美洲西部巴什基尔期的冰川沉积物完全消失的原因一致。而东部盆地情况是不同的，在SierrasPampeanas，RíodelaPlata和Guapore以及非洲西部高地，在密西西比纪-早二叠世冰川沉积仍然存在。

基于上述差异,推测可能是由于构造活动、构造作用控制冰川平衡线位置（ELA），从而间接驱动在密西西比纪-宾夕法尼亚纪东部和西部盆地群冰川作用的差异。第26页，共30页，2023年，2月20日，星期五3.3古地理特征

乌拉尔世早期的南美洲南部由西向东可分为三个南北向气候带:1.西部半沙漠地区(Paganzo盆地西部)；2.中部潮湿带(Paganzo盆地东部)；3.巴拉那盆地潮湿带。

乌拉尔世南美洲西部边缘形成长达几千公里的火山链，将弧后盆地与海洋分开，来自太平洋潮湿的风在火山链周围被迫上升，大部分水分留在沿海地区，来自大西洋的潮湿的风，大部分水分留在巴拉那盆地内,即使